Вильям Сибрук - Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории

Во время вечернего заседания группы физики зал был переполнен. Председательствовал Рэлей, и около него на возвышении сидело восемь или десять известных физиков. Рядом с лордом Рэлеем было одно свободное кресло — он поймал мой взгляд, улыбнулся и показал на него. Так как я сидел в середине зала, и все уже уселись, ожидая начала собрания, я отрицательно покачал головой, но он опять показал на кресло и заставил меня идти. Слегка смущенный, я поднялся по ступенькам на платформу и сел. Вдруг, к своему изумлению, я увидел, что Луммер, тоже сидевший далеко в зале, вскочил и стал пробираться к платформе, на которую и уселся, свесив ноги на пол — решившись любой ценой „занять свое место под солнцем“. Когда пришло время читать мою статью, лорд Рэлей, огласив ее название, добавил с веселой улыбкой, что мне удалось даже открыть банку с натрием в его лаборатории, которую сам он тщетно искал целых полчаса“.

Вернувшись из Франции осенью 1904 года, Вуд переставил всю спектроскопическую аппаратуру из своей комнаты в первом этаже в маленькую комнатку в башне лаборатории, которая служила основанием купола астрономического телескопа в университете Джона Гопкинса. Здесь он располагал солнечным светом весь день, так как башня возвышалась над тенью МакКой-Холла, который стоял по другую сторону улицы. Свет вольтовой дуги, который он применял, изучая флуоресценцию в предыдущем году, не был достаточно интенсивен для разрешения его проблем, но с помощью солнечного света он надеялся выяснить сущность некоторых новых интересных явлений.

Американская Академия искусств и наук в Бостоне дала ему большую премию из фонда Румфорда, которая сделала возможной постройку большого и мощного спектрографа с тремя огромными призмами из плотного флинта со сторонами по пять дюймов и большими ахроматическими линзами. Все это было смонтировано на жесткой металлической раме из стальных стержней и алюминия, вместе с щелью и держателем фотопластинок, и вся конструкция заключена в дешевый, неокрашенный ящик из сосновых досок, размером с большой рояль. Такой стиль характерен для всех последующих его аппаратов. Он не заботился об их внешнем виде, при условии, что все скрытые внутри оптические части высоко совершенны. Следующий прибор он назвал „могильным“ спектрографом, так как его основанием была каменная плита с кладбища. Целью его теперь было обобщить и расширить результаты, достигнутые в предыдущем году совместно с Муром, а именно, что при изменении света, возбуждающего флуоресценцию паров натрия от голубого к желтовато-зеленому, область максимальной интенсивности спектра флуоресценции сдвигается в противоположную сторону, т. е. от желтого к зеленому цвету. Простая стальная трубка в предыдущих опытах должна была перезаряжаться натрием примерно через каждый час работы — ввиду малого количества металла, которое можно было употребить сразу» и его быстрой дистилляции на более холодной части трубки, где он накоплялся и свисал фестонами черного губчатого вещества со стенок. Чистка трубы была небезопасным делом, так как металл образовывал взрывчатые соединения с водородом и азотом. Стеклянные окошечки вынимались из концов трубы, и ее ставили вертикально на заднем дворе лаборатории. Затем из второго этажа в нее выливали ведро воды. Эта операция вызывала целую серию громких взрывов, с большими языками желтого пламени, которые иногда привлекали окрестных полисменов, стремившихся поймать нарушителя законов, занимающегося стрельбой в черте города.

Вуд рассказывает:

«Чтобы избежать частых недоразумений с полицией, я соорудил пустой трехдюймовый стальной барабан, который плотно входил в длинную стальную трубу и имел два небольших отверстия для входа и выхода пучка цветных лучей. Перед установкой в большую трубу барабан был на три четверти наполнен натрием, и теперь можно было работать около ста часов, прежде чем становилось необходимо чистить трубу и закладывать натрий.

Солнечный свет, отраженный гелиостатом на раме окна, фокусировался на щели монохроматора, и цветные лучи, выходившие из второй его щели, фокусировались на отверстии барабана, образуя окрашенное пятно флуоресценции в месте, где они входили в пары натрия, истекавшие из отверстия. Изображение этого пятна попадало на щель моего нового спектрографа с помощью зеркала и линзы конденсора. Спектр можно было наблюдать визуально или фотографировать, и изменения в распределении интенсивности при повороте призм монохроматора, изменяющем цвет пучка, посылаемого в трубу, были очень хорошо заметны. При „голубом“ возбуждении флуоресценции спектр состоял из двух или трех узких желтых полос, но при изменении цвета на сине-зеленый, а затем на зеленый в спектре флуоресценции появлялись новые полосы, которые быстро заполняли зеленую сторону, пока не встречались с узкой полоской возбуждающего света, после чего простирались за нее, в сторону коротких волн — очевидное нарушение закона флуоресценции Стокса. Грубые теории, существовавшие. до этого времени, были в этом случае бессильны; физические процессы в случае флуоресценции были гораздо более сложными, чем это предполагалось.

А затем произошло самое главное и важное открытие. Наблюдая распространение спектра флуоресценции от желтого через зеленый, к синему цвету, при медленном изменении возбуждающих лучей от синих к зеленым, я заметил, как мне показалось, некоторое расплывание в наиболее широких зеленых полосах. Сужая щель монохроматора, что делало возбуждающий cвет более однородным до предела, когда спектр флуоресценции был едва заметным, я покрыл свою голову и спектрограф черной тканью и, к изумлению своему, обнаружил, на месте более или менее непрерывного спектра из широких полос, серию узких резких линий на правильных интервалах, вроде делений на линейке. Медленно поворачивая винт монохроматора, вращавший призмы и этим менявший цвет возбуждающих лучей, я увидел как бы колебательное движение или вибрацию линий спектра флуоресценции вправо и влево. Это походило на отражение лунного света в ряби на поверхности воды.

Увидеть спектр с линиями, колеблющимися вправо и влево, было так же невероятно, как если бы вдруг деления на обычной линейке стали двигаться и прыгать. При более внимательном наблюдении обнаружилось, что линии на самом деле не движутся, а пропадают на одном месте и появляются в другом. Теперь у меня был способ вызывать отдельные группы широко разделенных линий в сложном „полосатом“ спектре, состоящие из тысяч сдвинутых линий, — метод, который сильно упрощал исследование этих весьма мало изученных и понятых нами спектров. Если привести аналогию из акустики, это было подобно тому, как если бы кто-нибудь пробовал изучить устройство рояля, слушая звук, производимый при ударе сразу по всем клавишам, и вдруг обнаружил, что на них можно нажимать по очереди или по группам». [27]